DE2434436C3 - HochvergröBernde Lupe, insbesondere für Mikrofilmlesegeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hochvergrößernde Lupe, insbesondere für Mikrofilmlesegeräte, mit einem Spiegelelement in der Form eines Hohlspiegels, dessen optische Achse mit der Bildachse übereinstimmt, einem halbdurchlässigen Spiegel, dessen eine Kante sich eng an die benachbarte Kante des Hohlspiegels anschließt wi und dessen Ebene mit der Sehne des Hohlspiegels einen spitzen Winkel einschließt, sowie einer Haltefläche für den zu vergrößernden Gegenstand, die von der dem halbdurchlässigen Spiegel abgewandten Kante des Hohlspiegels ausgeht und mit der Sehne des Hohlspie- i>"> geis einen stumpfen Winkel einschließt, wobei der Winkel zwischen der Normalen des halbdurchlässigen Spiegels und der Bildachse im Grenzfall 45° beträgt,

nach Patentanspruch 14 des Patents 23 17 589.

Wie in dem Hauptpatent beschrieben, dient die Lupe zur vergrößernden Betrachtung eines zweidimensionalen Gegenstands aus einem verhältnismäßig großen Beobachtungsraum heraus. Dabei verwendet die Lupe als vergrößerndes Element einen Hohlspiegel in Verbindung mit einem dazu geneigten ebenen Spiegel. Der ebene Spiegel ist halbdurchlässig und ermöglicht es, das Objekt so anzuordnen, daß es die Sicht des Betrachters auf das vergrößerte virtuelle Bild nicht behindert.

Eine derartige Verbindung eines Hohlspiegels mit einem halbdurchlässigen ebenen Spiegel zwecks Erzeugung eines vergrößerten virtuellen Bildes ist an sich bekannt (US-PS 28 83 908). Derartige Spiegellupen waren bisher aber nur für niedrige Vergrößerungen geeignet

Wie in dem Hauptpatent erläutert wird, ist die nutzbare Vergrößerung einer Lupe dadurch begrenzt, daß der Beobachtungsraum schrumpft, wenn man die Vergrößerung erhöht Dabei ist der Beobachtungsraum definiert als die Gesamtheit aller Punkte, von denen aus das vergrößerte Bild vollständig sichtbar ist Wenn die Vergrößerung hoch und das Gesichtsfeld weit ist, kann der Beobachtungsraum leicht so klein werden, daß besonders Brillenträger das Auge nicht mehr nahe genug an die Lupenöffnung heranbringen können, um das Bild gcnz zu überblicken. Um z. B. 48-fach verkleinerten Mikrofilm noch mit einiger Bequemlichkeit lesen zu können, muß man den Beobachtungsraum der Lupe bedeutend größer machen, als dies mit Linsenlupen sowie den Spiegellupen der bekanntgewordenen Art möglich ist.

Diese Aufgabe ist in dem Hauptpatent durch zwei Maßnahmen gelöst. Als erste Maßnahme macht man durch geeignete Formgebung der Lupe die Größe des Beobachtungsraums zu einem relativen Maximum im mathematischen Sinn. Dabei ergibt sich der Neigungswinkel des halbdurchlässigen Spiegels als eine zwischen 30° und 45° veränderliche Funktion der Objektgröße. Als zweite Maßnahme füllt man die so optimisierte Spiegellupe mit einem lichtbrechenden Medium aus.

Es gibt jedoch bestimmte Anwendungen der Spiegellupe, bei denen die Objektnormale und die Bildachse in einem vorgegebenen Winkelverhältnis stehen müssen, wie z.B. unter einem Winkel von 90°, entsprechend einem Neigungswinkel des halbdurchlässigen Spiegels von 45°. In diesem Fall nutzt man die an sich verfügbare Objektgröße nicht voll aus und nimmt einen kleineren Beobachtungsraum in Kauf, als man durch optimale Formgebung erzielen könnte.

Im Hinblick auf derartige Anwendungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Beobachtungsraum der Spiegellupe für den im Anspruch 1 der Hauptanmeldung angegebenen Grenzfall zu vergrößern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von den abbildenden Strahlen durchsetzte Raum zwischen dem Gegenstand und einer zur Bildachse senkrechten Austrittsfläche mit lichtbrechendem Material ausgefüllt ist.

Verschiedene Ausführungen der Erfindung und ein Anwendungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Hierin zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Spiegellupe, bei welcher das Objekt durch einen gegen die Bildachse um 45° geneigten halbdurchlässigen Spiegel dem vergrößernden Hohlspiegel zugespiegelt wird,

F i g. 2 eine Spiegellupe wie in F i g. 1, bei der jedoch

die Räume zwischen Objekt, Hohlspiegel und halbdurchlässigem Spiegel und zwischen dem halbdurchläsjigen Spiegel und einer zur Bildachse senkrechten Austrittsfläche mit einem lichtbrechenden Material gefüllt sind,

F i g. 3 eine andere Ausführung der Spiegellupe, bei der die Reihenfolge von Hohlspiegel und halbdurchlässigem Spiegel vertauscht ist, und

F i g. 4 eine teilweise auseinandergezogene isometrische Darstellung einer typischen Anwendung dsr Spiegellupe gemäß F i g. 3.

F i g. 1 zeigt in schematischer Form eine aus dem Hohlspiegel 10 und dem halbdurchlässigen ebenen Spiegel 11 bestehende Spiegellupe. Der halbdurchlässige Spiegel reflektiert das Objekt 12 so, daß sein Spiegelbild 16 durch die darauffolgende Reflexion am Hohlspiegel zu einem zweiten virtuellen Bild vergrößert wird. Die Fläche des Hohlspiegels 10 ist durch die Ebene des Objekts 12 beschnitten, und die Ränder des Objekts 12 und des Hohlspiegels 10 bestimmen die durch Pfeile gekennzeichneten Randstrahlen. Nach Durchgang durch den halbdurchlässigen Spiegel 11 laufen die Randstrahlen 14 in einem Punkt auf der Bildachse 13 zusammen und definieren so den Beobachtungsraum. Wie schon gesagt, muß der Beobachtungspunkt innerhalb des Beobachtungsraums gewählt werden, wenn das vergrößerte Bild voll sichtbar sein soll.

F i g. 1 — 3 sind in zweierlei Hinsicht vereinfacht Zum einen ist das an sich flächenhafte Objekt nur als Linie dargestellt, deren Länge der Breite des Objekts entspricht, die aber keine Höhenausdehnung senkrecht zur Zeichenebene hat. Zum andern sind die Endpunkte des Objekts oder seines vom Hohlspiegel gesehenen Spiegelbildes in der Brennfläche des Hohlspiegels angenommen, so daß die Endpunkte des vergrößerten Bildes ins Unendliche fallen.

F i g. 1 zeigt den halbdurchlässigen Spiegel 11 um 45° gegen die Bildachse geneigt. Die Anordnung entspricht somit dem einen der beiden Grenzfälle, die sich bei optimaler Formgebung gemäß der Hauptanmeldung ergeben. Sie unterscheidet sich jedoch dadurch, daß das dargestellte Objekt 12 die an sich für das Objekt verfügbare Breite nicht voll ausnutzt, und ist in dieser Hinsicht nicht optimal.

F i g. 2 zeigt eine Spiegellupe gemäß der Erfindung, bei welcher der Hohlspiegel 17, der halbdurchlässige Spiegel 18, das Objekt 19, die Bildachse 20, und das unvergrößerte Spiegelbild ebenso angeordnet sind wie die entsprechenden Elemente 10,11,12,13,16 in F i g. 1. Dagegen ist jetzt der Raum zwischen dem Objekt 19, dem Hohlspiegel 17 und einer zur Bildachse senkrechten Austrittsfläche 23 durch einen Körper aus lichtbrechendem Material ausgefüllt. Der lichtbrechende Körper besteht aus zwei zwecks Unterdrückung von Totalreflexion optisch verkitteten Teilen, deren Trennfläche 18 als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet ist. Die Flächen, die bei der Bilderzeugung mitwirken, sind mit der nötigen Genauigkeit ausgeführt, um die Spiegelflächen als Beläge aufbringen zu können, während die an der Bilderzeugung unbeteiligten Oberflächenteile jede beliebige Form haben können, solange sie den Verlauf der Randstrahlen nicht behindern.

Fig.2 ist im gleichen Maßstab wiedergegeben wie Fig. 1, und das Objekt 19 bzw. 12 hat in beiden Fällen dieselbe Breite. Außerdem liefern beide Anordnungen dieselbe Vergrößerung, was man an der Gleichheit des durch die Randstrahlen 22 bzw. 14 eingeschlossenen Bildfeldwinkels erkennt Die beiden Anordnungen sind daher im Hinblick auf die Größe des Beobachtungsraums direkt vergleichbar. Wie der Vergleich zeigt, bietet das mit lichtbrechendem Material ausgefüllte

ίο System der F i g. 2 einen im Verhältnis des Brechungsindex größeren Beobachtungsraum. Diese Wirkung erklärt sich durch die Strahlenbrechung an der Austrittsfläche 23, welche die Entfernung des vom Hohlspiegel erzeugten vergrößerten Bildes im Verhältnis des Brechungsindex kürzer erscheinen läßt Da diese Verkürzung einer entsprechenden Erhöhung der Vergrößerung gleichwertig ist, kann man die vom Hohlspiegel bewirkte Vergrößerung im Verhältnis des Brechungsindex herabsetzen. Dadurch vergrößern sich alle Linearabmessungen der Lupe und damit auch die des Beobachtungsraums im gleichen Verhältnis.

Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform der Spiegellupe entspricht im wesentlichen derjenigen von F i g. 2; jedoch ist die Reihenfolge von halbdurchlässigern Spiegel und Hohlspiegel umgekehrt Gleiche Elemente sind durch dieselben Bezugsziffern, jedoch gestrichen, gekennzeichnet. Der Hohlspiegel 17' steht nun dem Gegenstand 19' direkt gegenüber, und der halbdurchlässige Spiegel 18' reflektiert die vom Hohlspiegel zurückgeworfenen Strahlen in den durch die Randstrahlen 22 begrenzten Beobachtungsraurn.

Sowohl Fig.2 wie Fig.3 stellen eine bevorzugte Ausführungsform dar, bei welcher sich der lichtbrechende Körper aus drei Teilen zusammensetzt, nämlich zwei rechtwinkligen Prismen und einem plankonvexen Element. Die Prismen sind über die als halbdurchlässiger Spiegel 18, 18' ausgebildete Hypotenusenebene in bekannter Weise zu einem Strahlteilerwürfel verkittet an den seinerseits das plankonvexe Element mit der Spiegelfläche 17,17' angekittet ist. Auf diese Weise läßt sich die Spiegellupe verhältnismäßig billig herstellen.

Fig.4 zeigt in teilweise auseinandergezogener isometrischer Darstellung eine typische Anwendung der Spiegellupe nach der Erfindung. Bei dieser Anwendung

■Ti dient die Lupe zum Betrachten von Mikrobildern auf Kassettenfilm. Die Kassette 31 weist zwei Spulengehäuse 32 und 33 auf, die durch einen Steg 34 verbunden sind. Die Spulengehäuse enthalten je eine Filmspule, die in beiden Richtungen drehbar ist. Damit läßt sich der Film

~>o 36 so bewegen, daß ein bestimmtes Schwärzungsfeld F in das Bildfeld der Lupe kommt. Die Lupe 30 ist in der Ausführungsform gemäß F i g. 3 dargestellt. Dabei steht das Objekt dem Hohlspiegel 17' direkt gegenüber, während das vergrößerte Bild über den halbdurchlässi-

Ti gen Spiegel 18' betrachtet wird. Die Lupe 30 ist in einem Deckel 37 angebracht, der bei Gebrauch die Filmkassette 31 aufnimmt. Bei eingesetzter Kassette ist der Film zwischen der Eintrittsfläche E der Lupe und der Innenwand des Deckels 37 geführt und durch ein in der

•,ι ι Deckelwand ausgespartes Fenster 39 erhellt. Das vergrößerte Bild kann durch ein zweites Fenster 40 in der Oberseite des Deckels betrachtet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hochvergrößernde Lupe, insbesondere für Mikrofilmlesegeräte, mit einem Spiegelelement in der Form eines Hohlspiegels, dessen optische Achse mit der Bildachse übereinstimmt, einem halbdurchlässigen Spiegel, dessen eine Kante sich eng an die benachbarte Kante des Hohlspiegels anschließt und dessen Ebene mit der Sehne des Hohlspiegels einen spitzen Winkel einschließt, sowie einer Haltefläche für den zu vergrößernden Gegenstand, die von der dem halbdurchlässigen Spiegel abgewandten Kante des Hohlspiegels ausgeht und mit der Sehne des Hohlspiegels einen stumpfen Winkel einschließt, wobei der Winkel zwischen der Normalen des halbdurchlässigen Spiegels und der Bildachse im Grenzfall 45° beträgt, nach Patentanspruch 14 des Patents 23 17 589, dadurch gekennzeichnet, daß der von den abbildenden Strahlen durchsetzte Raum zwischen dem Gegenstand (19, 19') und einer zur Bildachse senkrechten ' Austrittsfläche (23, 23') durch einen Körper aus lichtbrechendem Material ausgefüllt ist

2. Lupe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Hohlspiegels (17) mit der Achse (20) des vergrößerten Bildes übereinstimmt und der halbdurchlässige Spiegel (18) den Gegenstand (19) spiegelt.

3. Lupe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Hohlspiegels (17') mit der Achse des Gegenstands (19') übereinstimmt und der halbdurchlässige Spiegel (18') das vergrößerte Bild spiegelt.

4. Lupe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtbrechende Körper aus zwei an den halbdurchlässigen Spiegel (18, 18') anschließenden Prismen und einem die Hohlspiegelfläche formenden plankonvexen Element zusammengesetzt ist.

5. Lupe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (17,17') und der halbdurchlässige Spiegel (18, 18') auf einen oder zwei von den Teilen, in die der halbdurchlässige Spiegel den lichtbrechenden Körper teilt, als Beläge aufgebracht sind.

6. Lupe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchlässige Spiegel (18, 18') um 45° gegen die Bildachse geneigt ist. ">o